P1 31 03 12

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P1 - PROVA DE QUÍMICA GERAL – 31/03/12 
 
 
Nome: 
Nº de Matrícula: GABARITO Turma: 
Assinatura: 
 
 
 
Questão Valor Grau Revisão 
1a 2,5 
2a 2,5 
3a 2,5 
4a 2,5 
Total 10,0 
 
Dados 
 
R = 0,0821 atm L mol-1 K-1 
T (K) = T (°C) + 273,15 
1 atm = 760 mmHg 
PV = nRT 
Pi = i P 
S = KH P 
1a Questão 
 
a) Um carro movido a gasolina percorreu a distância de 420 km com o consumo 
do combustível de 14,0 km L-1. 
Considerando o octano, C8H18, como o único constituinte da gasolina (ver reação 
de combustão na equação I), determine a massa de C8H18 consumida ao longo do 
percurso. 
 
C8H18(l) + 
2
25
O2(g) → 8 CO2(g) + 9H2O(g) (I) 
 
 
b) Defina o que é o reagente limitante e diga qual é o reagente limitante quando 
forem utilizados 72,0 g de C8H18 e 25,0 g de O2. Mostre com cálculos. 
 
c) Calcule o rendimento percentual da reação de combustão do C8H18, nas 
condições do item b, sabendo que foram produzidos 20,0 g de CO2. 
 
d) Calcule o número de moléculas de CO2 obtido pela queima de 5,0 mol de C8H18 
na presença de excesso de O2. Considere rendimento de 100%. 
 
e) Calcule a quantidade de matéria, em mol de O2, produzida pela reação da 
fotossíntese, representada na equação II, quando 1,00 L de C8H18 é queimado 
completamente e todo o CO2 gerado nestas condições reage para formar O2. 
 
6CO2 (g) + 6H2O(l) + calor → C6H12O6(aq) + 6O2(g) (II) 
 
Considere que todos os gases se comportam idealmente 
DADOS: 
Densidade do C8H18 = 700 g L
-1 
NA = 6,022 x 10
23 mol -1 
MM C8H18 = 114 g mol
-1 
MM CO2 = 44,0 g mol
-1 
MM O2 = 32,0 g mol
-1 
Resolução: 
 
a) Massa do octano? 
 
14,0 km  1,00 L 
420 km  30,0 L 
 700 g  1,00 L 
 2,10 x 104 g ou 21,0 kg 30,0 L 
 
b) n octano – 72,0 /114 = 0,632 mol 
n O2 = 25,0/32,0 = 0,781 mol 
 
1 12,5 1_________12,5 
 
0,0625  0,781 0,6327,90 
 
O reagente limitante é o O2. O reagente limitante determina o 
rendimento máximo do produto. É completamente consumido, os 
demais reagentes estão em excesso. 
 
c) 12,5 O2 ________ 8 CO2 
 
0,781
 
precisaria 0,500 mol CO2 
 
Tem-se n CO2 = 20,0/44,0 = 0,455 mol 
Rend % = 0,455 /0,500 x 100 = 91,0 % 
 
 
d) 1 octano  8 CO2 
 5  40 
 N = NA x N= 6,022 x 10
23 x 40 = 2,4 x 1025 moléculas 
 
e) 1 L octano  700 g  n = 700/114 = 6,14 mol octano 
 
1 octano  8 CO2  8 O2 
 6,14  49,1  49,1 
 
 
6 CO2  6 O2 
 49,1  49,1 mol O2 
2a Questão 
 
a) Em um laboratório foi preparada uma solução aquosa de dicromato de 
potássio, K2Cr2O7, adicionando 2,5077 g deste reagente seco em um balão 
volumétrico. O reagente foi dissolvido em água e o volume completado a 500 mL. 
Determine a concentração em quantidade de matéria, mol L-1, de K2Cr2O7, desta 
solução aquosa. 
 
 
b) No mesmo laboratório, uma amostra de 0,500 g de minério de ferro é dissolvida 
com ácido clorídrico, HCl, concentrado, e após outros procedimentos químicos, 
todo o ferro do minério é transformado em Fe2+(aq). Esta solução resultante é, 
então, titulada com a solução aquosa de K2Cr2O7, que foi preparada conforme o 
item a. Todos os íons que não estão representados na reação abaixo são 
considerados como simples espectadores. 
 
6Fe2+(aq) + Cr2O7
2-(aq) + 14H+(aq) → 6Fe3+(aq) + 2Cr3+(aq) + 7H2O(l) 
 
Sabendo que foram gastos 22,2 mL de K2Cr2O7 nesta titulação, determine a 
percentagem de ferro na amostra do minério de ferro. 
 
Dados: 
MM K2Cr2O7 = 294,19 g mol
-1 
MM Fe = 55,847 g mol-1 
Resolução: 
 
a) 2,5077g de K2Cr2O7 x 
722
722
OCrK de g 294,19
OCrK de mol 1
= 8,5241 x 10-3 mols de 
722 OCrK
 
 
0,500L
OCrK de mols 8,524x10 722
-3 = 1,70 x 10
-2 mols L-1 
 
 
b) ) 22,2 mL de K2Cr2O7 x 
722
3
722
-2
OCrK de mL10
OCrK de mol 10 x ,70 1
 x 
722
2
OCrK de mol 1
Fe de mol 6 
x 
 
 x 
Fe de g 0,126
Fe de mol 1
Fe de g 55,847
x 
Fe de mol 1
Fe de mol 1
2


 
 
Fe de % 25,2x100
g 500
 g 0,126

 
3a Questão 
 
A gaseificação de um refrigerante é feita pela introdução de CO2 na temperatura 
de 25 ºC e em seguida o líquido é engarrafado. Considere que a pressão do CO2 
na garrafa é de 3,00 atm. 
 
a) Calcule a concentração em quantidade de matéria, mol L-1, de CO2 dissolvido 
em 1,00 L de refrigerante. 
 
b) Calcule a concentração em quantidade de matéria, mol L-1, de CO2 que 
permanece no refrigerante, após a garrafa ser aberta e o equilíbrio entre o CO2 da 
atmosfera e o dissolvido no refrigerante ser atingido a 1,00 atm. O percentual de 
CO2 na atmosfera, em volume, é de 0,0390 %. 
c) Calcule o volume que o gás CO2 solúvel em 1,00 L de refrigerante, nas 
condições de equilíbrio do item b, ocuparia se este fosse retirado totalmente da 
fase aquosa e coletado em um balão de volume variável. 
Considere que os gases se comportam idealmente e que a pressão de vapor do 
líquido é desprezível. Desconsidere qualquer reação do CO2 com o líquido do 
refrigerante. 
 
Dados a 25 oC: 
Constante de Henry (KH do CO2) = 3,38 x 10
-2 mol L-1 atm-1 
Resolução: 
 
 
a) A concentração em quantidade de matéria, mol L-1, de CO2 dissolvido no 
refrigerante: 
s = KH x P(CO2) 
s = 3,38 x 10-2 mol L-1 atm-1 x 3,00 atm 
s = 0,101 mol L-1 
 
b) A concentração em quantidade de matéria, mol L-1, de CO2 que permanece no 
refrigerante, após o equilíbrio: 
% em volume = fração molar 
x(CO2) = 0,0390 % = 0,0390 / 100 = 3,90 x 10
-4 
P(CO2) = 3,90 x 10
-4 x 1,00 atm = 3,90 x 10-4 atm 
s = 3,38 x 10-2 mol L-1 atm-1 x 3,90 x 10-4 atm 
s = 1,32 x 10-5 mol L-1 
 
c) O volume total de gás CO2 coletado: 
P = 1,00 atm 
n = 1,32 x 10-5 mol 
T = 25 ºC + 273,15 = 298 K 
1,00 atm x V = 1,32 x 10-5 mol x 0,0821 atm L mol-1 K-1 x 298 K 
V = 3,23 x 10-4 L 
 
 
4a Questão 
 
O “airbag” é um equipamento de segurança que passará a ser obrigatório em 
todos os automóveis fabricados no país a partir de 2014. Quando ocorre um 
acidente, sensores no automóvel transmitem um impulso elétrico que 
desencadeia uma série de reações químicas. Um dos produtos dessas reações é 
o gás nitrogênio, N2, que infla rapidamente um balão plástico protegendo os 
ocupantes do automóvel. As duas reações envolvidas na formação do gás estão 
representadas nas equações I e II abaixo: 
 
2NaN3(s)  2Na(s) + 3N2(g) ( I) 
10Na(s) + 2KNO3(s)  5Na2O(s) + K2O(s) + N2(g) ( II) 
 
No caso do acionamento do sistema de segurança, supondo que o volume do 
saco plástico, quando totalmente inflado, seja de 70,0 L e que inicialmente, 
houvesse 2,00 mol de azida sódica, NaN3 e 2,00 mol de nitrato de potássio, 
KNO3, faça o que se pede: 
a) Calcule a pressão do gás, em atm, dentro do balão, quando este estiver 
totalmente inflado. Considere a temperatura de 30 °C e que o rendimento das 
reações foi de 100%. 
b) Calcule a massa total, em gramas, das substâncias sólidas restantes no 
sistema após o airbag ser inflado. 
c) Se a temperatura local no momento do acidente fosse de 10 °C, e 
considerando que não há alteração de volume do airbag, a pressão no interior do 
mesmo seria maior ou menor? Justifique a resposta com base na Lei Geral de 
Gases (Lei dos gases ideais). 
 
Dados: 
MM KNO3 = 101,1 g mol
-1 
MM Na2O = 62,0 g mol
-1 
MM K2O = 94,2 mol
-1 
Resolução: 
 
a) Uma forma de resolução é escrever a equação combinada das reações 1 e 2. 
Para isto, devemos multiplicar a reação 1 por 5, para eliminar o Na(s). Assim, 
temos: 
10 NaN3(s) + 2 KNO3(s) → 5 Na2O(s) + K2O(s) + 16N2(g) 
Pela reação combinada, observamos a seguinte relação estequiométrica: 
10 mol NaN3(s) → 2 mol KNO3(s) ; 
Mas, temos disponíveis: 2,00 mol NaN3(s) e 2,00 mol KNO3. 
Portanto, o NaN3(s) é o limitante. 
 
Assim, considerando a relação estequiométrica: 10 mol NaN3(s) → 16 mol N2(g) 
E, considerando que há 2,00 mol de NaN3(s), temos a formação de 3,20 mol de 
N2(g) 
Usando a equação geral dos gases (PV = nRT): 
L atm mol-1K-1 ; 
 
 
 
b) Para calcular a quantidade de reagentes sólidos, podemos usar a equação 
definida no item (a). Assim, temos: 
-NaN3(s) → foi totalmente consumido, não sobra nada (é o reagente limitante) 
-KNO3(s) → consumiu 0,400 mol na reação de 2,00 mol de NaN3(s) (relação 
2KNO3:10NaN3). Portanto, sobram 1,60 mol KNO3 ou 162. g de KNO3 
-Na2O: pela relação estequiométrica e tendo NaN3 como limitante, teremos a 
formação de 1,00 mol ou 62,0 g de Na2O 
-K2O: da mesma forma que acima, teremos a formação de 0,200 mol ou 18,84 g 
de K2O 
Assim, a massa de sólidos restante é de : 
mKNO3 + mNa2O + mK2O = 162. g + 62,0 g + 18,84 g = 243 g 
 
c) Pela Lei Geral dos Gases Perfeitos: 
se a temperatura diminiu (T2<T1), e se não há variação de volume (V1=V2), a 
pressão terá que diminuir para manter a proporcionalidade entre as grandezas.